En böjd stavdesigns påverkan på stakfasens egenskaper

Transkript

1 Examensarbete Kandidatnivå En böjd stavdesigns påverkan på stakfasens egenskaper Författare: Mattias Nilsson Handledare: Magnus Carlsson Examinator: Håkan Larsson Ämne/huvudområde: Idrotts och hälsovetenskap Kurskod: IH2020 Poäng: 15 hp Examinationsdatum: Vid Högskolan Dalarna finns möjlighet att publicera examensarbetet i fulltext i DiVA. Publiceringen sker open access, vilket innebär att arbetet blir fritt tillgängligt att läsa och ladda ned på nätet. Därmed ökar spridningen och synligheten av examensarbetet. Open access är på väg att bli norm för att sprida vetenskaplig information på nätet. Högskolan Dalarna rekommenderar såväl forskare som studenter att publicera sina arbeten open access. Jag/vi medger publicering i fulltext (fritt tillgänglig på nätet, open access): Ja Nej Högskolan Dalarna SE Falun Tel

2 Sammanfattning Syfte Studien syftar till att klarlägga hur stavisättningen och stakfasen påverkas vid användandet av en böjd jämfört med en rak stavdesign vid stakning i hög hastighet på rullskidor på rullband. Följande frågeställningar har undersökts: Leder en böjd stavdesign till att stavisättningen sker längre fram? Leder en böjd stavdesign till att stakfasens absoluta längd förändras? Leder en böjd stavdesign till att stakfasens relativa längd förändras? Metod Tio manliga längdskidåkare (ålder 25,3 ± 5,1 år, kroppslängd 182,1 ± 8,6 cm, kroppsvikt 78 ± 6,5 kg) deltog i studien. Forskningspersonerna genomförde ett Vmax-protokoll stakning på rullskidor på rullband, med rak såväl som med böjd stavdesign. Rörelsedata samlades in och analyserades för att fastställa eventuella skillnader i stavisättning, stakfas, återförandefas och total cykeltid. Resultat En signifikant skillnad kan påvisas gällande stavisättning, där en böjd stavdesign leder till en stavisättning längre framför bindningen jämfört med en rak stavdesign. Ingen signifikant skillnad kan påvisas rörande stakfasen, återförandefasen eller total cykeltid. Slutsatser Studiens visar att stavspetsens rörelsebana flyttas vid nyttjande av en böjd stavdesign i riktning framåt. Dock påverkas inte stakfasen, återförandefasen eller total cykeltid, vilket innebär att stakfasens längd, i absoluta såväl som relativa termer, är densamma vid stakning med rak och böjd stavdesign. Nyckelord Längdskidor, stakning, stakfas, stav, stavdesign, böjd stav

3 Abstract Purpose statement The purpose of the study is to examine how the pole plant and pole phase are affected by using a pole of curved, compared to straight, design for double poling at high speed on roller skis at a treadmill. The following research questions have been examined: Does a curved pole design result in a pole plant further forward? Does a curved pole design result in a change in the absolute length of the pole phase? Does a curved pole design result in a change in the relative length of the pole phase? Methodology Ten male cross country skiers (age 25,3 ± 5,1 years, height 182,1 ± 8,6 cm, BW 78 ± 6,5 kg) took part in the study. The test subjects performed a Vmax-test double poling on roller skis on a treadmill, with straight and curved poles. Movement data was collected and analysed to examine potential differences regarding pole plant, pole phase, recovery phase and total cycle time. Results A significant difference was found regarding the pole plant, as a curved pole design resulted in a pole plant further forward compared to a straight design. No significant difference was found related to the pole phase, recovery phase or total cycle time. Conclusion The study shows that the path of the pole tip is moved forward when using poles of a curved design. There is no change in the pole phase, the recovery phase or the total cycle time, thus the length of the pole phase, absolute as well as relative, is unaffected by pole design when double poling. Key words Cross country skiing, double poling, pole phase, pole, pole design, curved pole

4 Innehåll Introduktion... 1 Syfte... 6 Frågeställningar... 6 Metodik... 7 Forskningspersoner... 7 Testdesign... 7 Undersökta variabler... 9 Resultat Diskussion Studiens styrkor och svagheter Vidare forskning Slutsats Referenslista... 15

5 Introduktion Stakning inom längdskidåkning är en klassisk delteknik som bygger på att armarna genomför ett symmetriskt frånskjut med stavarna, samtidigt som en fällning sker i överkroppen (Abrahamsson, 2010). All framåtdrivande kraft överförs via stavarna mellan underlaget och åkaren (Smith, 2002). Möjligheten att skapa fart samt att uppnå en effektivitet i rörelsen är avhängig kroppens och stavarnas relativa och absoluta positionering (Hölig & Schwirtz, 2013). Traditionellt har stakning varit en teknik nyttjad främst i lättare terräng och vid höga hastigheter (Smith, 2002). Stakning har tidigare definierats som en överkroppsaktivitet med ett relativt litet bidrag från underkroppen (Smith, 2002). I takt med att tävlingsformerna i längdskidåkning utvecklats mot att i högre utsträckning betona förmåga till hög maxfart har dock en teknikutveckling skett där den moderna stakningen idag ses som en aktivitet som involverar såväl överkroppen som underkroppen (Holmberg et al., 2005; Hölig & Schwirtz, 2013). Från positionen där stavspetsarna befinner sig i ett toppläge innan stavisättningen sker en flexion i bål, höft, knä och fotled vilket tillsammans med tyngdkraften accelererar tyngdpunkten nedåt och bidrar, förutsatt en kraftöverföring via armarna, till kraften i stavtaget (Wirhed & Nilsson, 2015). Stavisättningen inleder en flexionsfas i armbågsleden innan en minimivinkel uppnås som till stor del sammanfaller med minimivinkel i höft, knä och fotled såväl som med maximal total kraft genom stavarna (Holmberg et al., 2005). Denna initiala flexion i armbågsleden är ett exempel på en stretch-shortening mekanism där en excentrisk kontraktion av triceps brachii ger förutsättningar för en mer effektiv kraftinsats under den efterföljande sträckningen senare i stakfasen (Smith, 2002). En sekventiell aktivering av muskulaturen under rörelsecykeln har kunnat påvisas av Holmberg et al. (2005), där flexormuskulatur i bålen och höften inleder en acceleration nedåt av tyngdpunkten som föranleder stavisättningen. Sträckarmuskulatur i axlarna aktiveras kort innan stavisättningen, följt av triceps brachii då stavisättningen sker. Överkroppsmuskulaturen deaktiveras sedan i samma sekventiella ordning under stakfasens andra hälft, medan underkroppens muskulatur uppvisar en jämnare aktivering under hela rörelsecykeln. Den framåtdrivande kraften vid stakåkning består av reaktionskraften som påverkar åkaren i en riktning motsatt den i vilken kraft appliceras av åkaren mot underlaget (Smith, 2002). Kraften åkaren skapar mot underlaget kommer att ha en vertikal och en horisontell 1

6 komponent, där den sistnämnda utgör den framåtdrivande kraften (Hölig & Schwirtz, 2013; Smith, 2002). Då kroppstyngden sänks över stavarna och stavisättningen sker uppnås relativt snabbt den maximala kraften genom staven; enligt Holmberg et al. (2005) redan efter ca 0,10 sekunder under stakning på rullband i 85% av maxfart. Stavarna är i detta tidiga skede av stakfasen ofta relativt vertikalt vinklade, vilket gör att den vertikala komponenten utgör en större del av den totala kraften än den horisontella, framåtdrivande komponenten (Hölig & Schwirtz, 2013). Från att stavvinkeln passerar ca 45 mot underlaget ändras detta förhållande, och den framåtdrivande kraften utgör den största komponenten av den totala kraften genom staven. Figur 1. Principförhållande mellan krafter verksamma under stakfasen i ett stavtag. Den totala kraften genom stavarna, liksom normalkraften, är högst relativt tidigt i stavtaget. I takt med att stavarna under stavtaget blir mer horisontellt vinklade minskar den totala kraften, men den framåtdrivande komponenten utgör en allt större del av den kraft som skapas (anpassad från Hölig & Schwirtz, 2013). Trots att den framåtdrivande komponenten är relativt sett högre i slutet av stavtaget gör den kraftigt minskade totala kraften att den i absoluta termer är högst under stakfasens tidigare del (se figur 1 ovan). Detta reflekteras i den moderna staktekniken då stavtaget avslutas kort bakom höften och betoningen ligger på en stakning som utnyttjar förutsättningarna för att skapa hög kraft tidigt i stakfasen (Hölig & Schwirtz, 2013). Studier som undersöker hur modern stakteknik förändras vid olika hastigheter tyder på att frekvens såväl som cykellängd (avstånd åkaren färdas under en rörelsecykel) ökar vid högre fart (Lindinger, Stöggl, Müller & Holmberg, 2009). Detta kan kontrasteras mot en tidigare uppfattning att frekvens var den primära justeringen för att öka hastigheten (bl a Hoffman et al., 1995). 2

7 Stakning har genom studier de senaste decennierna konstaterats allt viktigare för tävlingsprestationen (Bilodeau, Roy & Moulay, 1995; Saltin, 1997). Stakningens allt viktigare roll kan härledas till högre åkhastigheter till följd av bättre spårpreparering, bättre utrustning och utvecklade träningsformer (Saltin, 1997). Ett ökat träningsfokus på utvecklandet av överkroppskapacitet för att reflektera denna utveckling har rekommenderats (bl a Mikkola, Laaksonen, Holmberg, Vesterinen & Nummela, 2010; Nilsson, Holmberg, Tveir & Hallén, 2004). Ett stort antal studier har gjorts som behandlar fysiologiska, biomekaniska och teknikmässiga aspekter på stakning (bl a Hoffman, Clifford & Bender, 1995; Holmberg, Lindinger, Stöggl, Eitzlmair & Müller, 2005; Lindinger & Holmberg, 2011; Nilsson, Tinmark, Halvorsen & Arndt, 2012). Önskan att maximera utnyttjandet av åkares kapacitet har även drivit ett fokus gällande konstruktion av utrustning och studier har gjorts för att kartlägga exempelvis hur stavhandtag (Heil, Engen & Higginson, 2004), stavmaterial och trugor (Street, 1992) samt längd på stavarna (Hansen & Losnegard, 2010; Nilsson, Jakobsen, Tveit & Eikrehagen, 2003) påverkar åkningen. Vid stakning leds all framåtdrivande kraft genom stavarna (Stöggl & Karlöf, 2013) vilket gör att denna del av utrustningen är av särskilt intresse vid studiet av just denna delteknik. En studie av Smith, Fewster och Braudt (1996) vid de olympiska spelen i Lillehammer 1994 visade att det fanns vissa tydligt identifierbara skillnader i hur de snabbaste åkarna stakade jämfört med de långsammare. De framgångsrika åkarnas stakning kännetecknades av att de påbörjade stavtaget med armarna i en hög position i förhållande till överkroppen, hade en relativt vertikal stavisättning och färdades längre för varje stavtag. Vidare hade de snabbare åkarna under stavtaget en större rörelse i armbågsleden, där stavisättningen följdes av en initial flexion innan extensionen som fullföljer stavtaget genomfördes. Holmberg et al. (2005) studerade biomekaniska aspekter på stakning genom att låta svenska elitåkare staka i hög hastighet på ett rullband med rullskidor. Två skilda strategier identifierades, där den som nyttjades av de snabbaste åkarna kännetecknades av en mer dynamisk teknik med snabbare flexion i armbågsled och höftled, en mindre minimal vinkel i armbågs-, höft- och knäled samt en kortare, mer kraftfull stakfas (tiden mellan stavisättning och att stavspetsen åter lämnar underlaget). Peak force, det vill säga den högsta uppmätta kraften genom stavarna, uppnåddes efter den initiala flexionen i armbågsleden då vinkeln i såväl armbågs-, höft-, knä- och ankelled var nära sitt minimum. Vid en undersökning av elitåkares stakning vid submaximala hastigheter på rullband vid tre givna frekvenser fann Lindinger och Holmberg (2011) att hög frekvens kunde förknippas med 3

8 högre energiförbrukning och försämrad effektivitet. Lägre frekvens gav åkarna en längre absolut stakfas (delen av rörelsecykeln då stavarna är i kontakt med underlaget) under vilken de kunde applicera kraft mot underlaget. Författarna framlade att hög frekvens med kort kontakttid mellan stavarna och underlaget kan resultera i en stakfas som är för kort för att en optimal muskelrekrytering skall kunna ske. Det har påvisats att stakfasen vid maximal hastighet på rullband med 1 lutning är ca 0,21 sekunder (Stöggl, Müller, Ainegren & Holmberg, 2011), varför strategier för att förlänga denna är avgörande för att hinna applicera mer framåtdrivande kraft mot underlaget. I en studie av stavarnas beteende och kraftinteraktion vid stakning på rullband visade Stöggl och Holmberg (2011) att elitåkare med hög maxfart uppvisade en längre absolut stakfas såväl som återförandefas (tiden mellan att stavspetsen lämnat underlaget till nästa stavisättning) jämfört med övriga åkare. I relativa termer var stakfasen kortare bland de snabbare åkarna. De åkare som uppnådde högst hastigheter förlängde den absoluta stakfasen genom tekniska strategier som en mer vertikal stavisättning som gjordes längre framför åkarens fötter. Att strategier för att förlänga stakfasen kan ha betydelse för en vidare utveckling av stakteknik har även föreslagits av Stöggl och Müller (2009). Stöggl och Karlöf (2013) undersökte hur olika stavar, samtliga av rak design, betedde sig vid stakning på rullskidor. Olika material och konstruktion resulterade i olika egenskaper hos de undersökta stavarna. De som föredrogs av en klar majoritet av åkarna var de stavar vars egenskaper bidrog till att skapa en hög utgångsposition, med stavspetsarna relativt högt ovanför underlaget. Noterbart från studien är också att samma stavar uppvisade varierande beteende beroende på åkaren som använde dem, vilket tyder på att olika stavar kan lämpa sig olika väl beroende på åkstil. Det faktum att högre hastigheter resulterar i mindre tid att applicera framåtdrivande kraft mot underlaget ger en naturlig begränsning avseende maximal fart (Minetti, 2004). Tekniska innovationer för att komma runt denna begränsning har föreslagits, bland annat av Minetti (2004) i form av stavspetsar som glider mot underlaget enligt samma princip som en skridsko. Mot bakgrund av ovanstående tycks det vara av vikt för åkare i strävan att staka snabbare att hitta strategier bland annat för att förlänga kontakttiden mellan staven och underlaget, för att kunna öka den framåtdrivande kraftimpulsen. Olika stavdesign har varit en variabel som justerats för att potentiellt kunna påverka stakningen positivt. En av dessa alternativa stavdesigner är en böjd design där en krökning nedanför handtaget leder till att stavspetsen 4

9 vid en given position på handtaget hamnar längre fram än vad som är fallet med en traditionell rak design (se figur 2), vilket i kommersiell kommunikation från tillverkaren påstås effektivisera åkningen. Figur 2. En böjd stavdesign som vid identisk positionering av handtaget leder till en stavisättning längre fram jämfört med en rak stav. Hur, eller på vilket sätt, en böjd stavdesign faktiskt påverkar stakning är dock ännu inte klarlagt. 5

10 Syfte Denna studie syftar till att klarlägga hur stavisättningen och stakfasen påverkas vid användandet av en böjd jämfört med en rak stavdesign vid stakning i hög hastighet på rullskidor på rullband. Frågeställningar Leder en böjd stavdesign till att stavisättningen sker längre fram? Leder en böjd stavdesign till att stakfasens absoluta längd förändras? Leder en böjd stavdesign till att stakfasens relativa längd förändras? 6

11 Metodik Forskningspersoner Tio manliga längdskidåkare (ålder 25,3 ± 5,1 år, kroppslängd 182,1 ± 8,6 cm, kroppsvikt 78 ± 6,5 kg) anmälde sig som frivilliga till deltagande i studien, godkänd i den Regionala Etikprövningsnämnden i Uppsala. Samtliga var vid försökstillfället aktiva tävlingsåkare som under det senaste året deltagit i tävlingar sanktionerade av det internationella skidförbundet. Testdesign Forskningspersonerna använde vid testet egna stavar av rak design (längd från spets till handremmens infästning 152 ± 6,4 cm). Stavar av böjd design (Exel X-curve X-HMC 100, E- Sports Group OY, Espoo, Finland) tillhandahölls i längder från 145 cm till 160 cm (143 cm till 158 cm mätt mellan spets och handremmens infästning) i fem cm intervall. Vid testtillfället valdes längd på stavar av böjd design (längd från spets till handremmens infästning 151 ± 5,1 cm) för att närmast överensstämma med längden på forskningspersonernas egna stavar av rak design. Samtliga stavar försågs med stavspetsar (LEKI Lenhart GmbH, Kirchheim, Tyskland) avsedda för rullskidåkning på rullband. Tester genomfördes vid Högskolan Dalarnas idrottslaboratorium genom stakning på av laboratoriet tillhandahållna rullskidor (Pro-Ski C2; Sterner Specialfabrik AB, Dala-Järrna, Sverige) på rullband (Saturn 450/300rs; h/p/cosmos Sports & Medical GmbH, Nussdorf- Traunstein, Tyskland). Rullbandets precision gällande lutning och hastighet kontrolleras kontinuerligt. Data för rörelseanalysen samlades in via ett 3D-analyssystem (Qualisys Pro Reflex system, Qualisys AB, Göteborg, Sverige) för analys i ett dataprogram (Qualisys Track Manager software, Qualisys AB, Göteborg, Sverige). Systemet nyttjade 8 stycken Oqus 5+ kameror med en samplingsfrekvens på 400 Hz. Systemet kalibrerades enligt tillverkarens specifikationer. Det opto-elektroniska systemet anses vara golden standard när det gäller att undersöka komplexa rörelser (Mahieu et al., 2007) och har använts vid tidigare studier för att analysera rörelsemönster hos såväl längdskidåkare som dess utrustning (exempelvis i Nilsson, Jakobsen, Tveit & Eikrehagen, 2003; Stöggl & Holmberg, 2011; Stöggl & Karlöf, 2013). För studien aktuella staktester genomfördes som avslutande del i ett större testprotokoll där data samlades in även för andra studier. Samtliga forskningspersoner hade därför innan staktestets början genomfört åtta minuters lågintensiv åkning på bandet med stavar av rak design, växelvis stakning och diagonal, med olika typer av stavspetsar. Uppvärmningen (totalt 7

12 10 min med 2 graders positiv lutning; 6 min i 12 km/h, 4 min i 18 km/h) skedde som stakning med böjd stav. Analyserade staktester genomfördes enligt ett Vmax-protokoll med en 2 graders positiv lutning på bandet och en starthastighet på 22 km/h. Bandets hastighet ökades stegvis med 1 km/h var fjärde sekund och testet avbröts då åkarens framhjul på rullskidorna passerade en fiktiv linje mellan två markörer placerade på vardera sidan om bandet. Inför varje Vmax-test accelererades bandet till starthastigheten för att göra forskningspersonerna bekanta med såväl accelerationsfasen, vilken varade i 10 sekunder, som starthastigheten. Därefter följde en minuts vila innan Vmax-testet startade. Efter två minuters vila gjordes ett nytt test med stavar av annan design. Forskningspersonerna delades slumpmässigt in i två grupper varav den ena började med stavar av rak design medan den andra började med stavar av böjd design. Det genomsnittliga testet varade i 47 (±9) sekunder med rak stav, och 46 (±8) sekunder med böjd, medan högsta uppnådda hastighet i genomsnitt var 30 (±2) km/h oavsett stavdesign. Reflektorer fästes med självhäftande tejp på stavar och rullskidor för att möjliggöra dataregistrering via det använda 3D-analyssystemet (se figur 3). Reflektorerna satt kvar under hela testförfarandet. Som del av datainsamling till andra studier fästes även reflektorer på utvalda ledcentra hos forskningspersonerna. Rörelseanalyssystemet registrerar reflektorernas position i rummet, vilket medför att man kan beräkna reflektorernas rörelse i tre led (Y, X och Z, se figur 4 nedan). Inom ramen för denna studies syfte är enbart rörelseförändringen i X och Z-led intressant. Reflektorernas rörelse i Y-led har därför inte analyserats. Figur 3. Reflektorers placering på stavar och rullskidor. 8

13 Undersökta variabler Punkter längs stavspetsens rörelsebana identifierades för att möjliggöra analys av önskade variabler (visualiserade i figur 4 nedan). Figur 4. För analysen viktiga punkter och riktningar markerade tillsammans med stavspetsens rörelsebana. Undersökta punkter: A. Stavisättning det läge där stavspetsen sätts i underlaget. Avståndet beräknas mellan stavspetsen och bindningens främre del. B. Stavsläpp det läge där stavspetsen lämnar underlaget. C. Markör vid bindningens främre del använd som jämförande punkt vid beräkning av stavisättningen. Utifrån ovanstående punkter har fyra variabler beräknats: 1. Stavisättning definierad som avståndet i X-led (se figur 4 ovan) mellan tå och den punkt där stavarna sätts i underlaget, anges i mm. Utifrån det kända avståndet mellan stavens två nedersta markörer har stavspetsens position i rummet fastställts med hjälp av lagen om likformighet. 9

14 2. Stakfas definierad som tiden stavspetsarna är i kontakt med underlaget, anges i s. 3. Återförandefas definierad som tiden från att stavspetsarna lämnat underlaget till att de åter sätts i, anges i s. 4. Total cykeltid definierad som tiden mellan en given stavisättning och stavisättningen i nästkommande staktag, anges i s. För varje variabel har fem stycken rörelsecykler analyserats för höger respektive vänster stav. Utifrån dessa tio värden har ett medelvärde beräknats som utgör individens värde i de efterföljande statistiska analyserna för den givna variabeln. Valet av rörelsecykler att inkludera gjordes genom att först identifiera det deltest för varje testperson där lägst maxhastighet uppnåddes. I detta test identifierades de sista fem rörelsecykler som genomfördes innan forskningspersonen inte längre kunde bibehålla den av bandet givna hastigheten. Sedan identifierades de fem rörelsecykler som genomfördes i motsvarande hastighet i det andra deltestet. Denna procedur resulterade i att de fem rörelsecykler som analyserades från respektive deltest för varje åkare skedde i motsvarande hastighet, samt att denna hastighet var den högsta som uppnåddes med bägge stavtyper. Då jämförelsen gjorts mellan rörelsecykler utförda i motsvarande hastighet med rak respektive böjd stav innebär detta att de mått på rörelsecykelns karaktär som anges i tid även fungerar som indikator av längd. Statistikbehandling genomfördes i SPSS Statistics software, version 23 (IBM, New York, NY, USA). Normalfördelningstest, som förutsättning för nyttjande av t-test, genomfördes på samtliga variabler med Shapiro-Wilks-test, varpå parat t-test genomförts för analyserade variabler. Värden i resultatdel, om inte annat anges, presenteras som medelvärde ± standardavvikelse. Alfanivå för signifikans valdes till 0,05. Som påpekats ovan är studien godkänd av Regionala Etikprövningsnämnden i Uppsala. Då forskningspersonerna är aktiva längdskidåkare på tävlingsnivå bör den fysiska belastningen de utsatts för under testförfarandet inte kunna anses överstiga vad de är vana vid. Forskningspersonerna bar säkerhetssele vid åkning på rullbandet, vilken fångade upp dem om de tappade balansen. I anslutning till laboratoriet fanns såväl första hjälpen-utrustning som hjärtstartare. En hälsodeklaration fylldes i av samtliga forskningspersoner innan test inleddes. 10

15 Resultat Alla deltagare i studien genomförde samtliga testmoment. Normalfördelningstest påvisade en outlier i datan för återförandefas och total cykeltid, varför dessa variabler i tabellerna nedan representerar en rensad grupp om 9 forskningspersoner. Övriga variabler var normalfördelade. Översikt av analyserad data presenteras i tabell 1 nedan. Tabell 1. Översikt analyserad data. Testvariabel Rak stav Böjd stav Stavisättning (mm) 219 ± ± 112 Stakfas (s) 0,236 ± 0,019 0,241 ± 0,024 Återförandefas (s) 0,476 ± 0,020 0,462 ± 0,022 Total cykeltid (s) 0,708 ± 0,030 0,699 ± 0,034 Data presenteras som medelvärde ± standardavvikelse. Skillnad mellan analyserade variabler för rak respektive böjd stav analyserades via ett parat t- test (se tabell 2 nedan). Tabell 2. T-test. Testvariabel Parade skillnader t p Stavisättning (mm) 69±23 3,016* 0,015 Stakfas (s) 0,005±0,003 1,896 0,091 Återförandefas (s) -0,014±0,009-1,564 0,157 Rörelsecykel (s) -0,009±0,011-0,835 0,428 Data presenteras som medelvärde ± standardavvikelse. t indikerar t-värde. Signifikansnivå: *, p < 0,05. En signifikant skillnad påvisas för stavisättningen, där en böjd stav resulterat i en isättning längre framför tån. Den skillnad som påvisas i stavisättning motsvaras av en liknande skillnad avseende var stakfasen avslutas och stavspetsen lyfts från underlaget, då ingen signifikant skillnad kan påvisas avseende stakfasens varaktighet. Ingen signifikant skillnad har heller påvisats gällande återförandefasen, och därmed inte heller för den totala cykeltiden. Analysen påvisar att stavisättningen med böjd stav sker längre framför bindningen i jämförelse med stavisättningen med rak stav. Stakfasen har inte påverkats av stavdesignen, varken i absoluta eller relativa termer. Vid stakning med böjda stavar har stavspetsens rörelsebana således förskjutits i riktning framåt, medan övriga i studien inkluderade variabler inte påverkats i en grad som föranleder någon signifikant skillnad. 11

16 Diskussion Som presenterats ovan har tidigare studier påvisat skillnader i rörelsecykelns karaktär hos åkare som uppnått hög hastighet vid stakning jämfört med åkare med lägre fartkapacitet (Smith, Fewster & Braudt, 1996; Stöggl & Holmberg, 2011; Stöggl, Müller, Ainegren & Holmberg, 2011). Strategier för att förlänga den absoluta stakfasen, exempelvis via en mer vertikal stav vid isättning, har identifierats som potentiella nycklar för att uppnå högre hastighet vid stakning (Stöggl & Holmberg, 2011). Mot bakgrund av detta är det naturligt att försök görs att via justerad utrustning påverka åkares rörelsemönster i en positiv riktning. Förändringar i stavdesign är ett område inom vilka sådana försök görs, och att analysera den eventuella påverkan en förändrad stavdesign har på rörelsecykeln är ett första steg mot att kunna dra vidare slutsatser kring eventuell effektivitet. Den aktuella studien har jämfört nyckelpositioner i stavspetsens rörelsebana vid stakning i hög hastighet på rullskidor på rullband, med rak respektive böjd stavdesign. Resultaten visar att en böjd stav leder till en stavisättning längre framför åkarens bindning. Dock leder inte en böjd stav till en förlängning av den absoluta stakfasen, då en motsvarande förskjutning i riktning framåt sker för var stavspetsarna lyfts från underlaget. Inte heller i relativa termer sker en förändring, då återförandefasen inte påverkas. Utifrån resultaten framstår det osannolikt att den böjda stavdesignen skall leda till ökad framåtdrivande kraftimpuls genom att tillåta åkaren att påverka underlaget under längre tid. Det faktum att stavisättningen med en böjd stavdesign sker längre fram leder till att en större del av stakfasen kommer att ske framför åkarens bindning. Modern stakteknik betonar den första delen av stakfasen på grund av den höga kraftutvecklingspotential som finns i denna del av rörelsen (Hölig & Schwirtz, 2013), där stora muskelgrupper inleder den sekventiella muskelaktiveringen som karaktäriserar staktaget (Holmberg et al., 2005). Det är inte otänkbart att den böjda stavdesignen, och den förflyttning av stavspetsens rörelsebana i riktning framåt som den leder till, resulterar i att en större del av stakfasen sker i denna för kraftutveckling gynnsamma del av rörelsen. Å andra sidan, om ingen justering sker av åkarens kroppsposition kommer en generell förskjutning i riktning framåt av stavspetsens rörelsebana att påverka stavens vinkel under rörelsecykeln. Stavens genomsnittliga lutning relativt underlaget kommer att vara mindre, och således kommer en mindre andel av kraften som appliceras genom staven att ge en resulterande kraft som påverkar åkaren i riktning framåt. 12

17 Studiens styrkor och svagheter Studien är den första att jämföra stavisättning och stakfasen med rak stav och den aktuella böjda stavdesignen. Jämförelsen har skett via analys av åkare med stor skidvana, samtliga aktiva tävlingsåkare vana vid åkning på rullband. Vedertagna metoder har använt vid insamling och analys av data. Resultaten bör betraktas mot bakgrund av begränsningar knutna till studiens design. De ingående forskningspersonernas erfarenhet av att använda böjd stavdesign var begränsad då de i sina karriärer i huvudsak nyttjat en traditionell rak stavdesign. Stavar av böjd design tillhandahölls av laboratoriet i ett begränsat antal längder, och invänjningen begränsades till testning under uppvärmningen. Det är naturligtvis tänkbart att forskningspersonernas rörelsestrategi skulle justerats vid längre användande av den alternativa stavdesignen, med påverkat studieresultat som följd. I tillägg till en design annan än den forskningspersonerna var vana vid hade tillhandahållna stavar handtag, remmar, styvhet och viktdistribution som skulle kunna skilja från de stavar de vanligtvis stakar med. Vid behandling av de analyserade rörelsecyklerna identifierades tidpunkten för stavisättning och stavsläpp grafiskt i Qualisys analysprogram. Även vid uppspelning bild för bild kunde tveksamhet ibland uppstå kring vilken av två-tre bilder som var den mest korrekta bedömningen. Då varje bildruta motsvarade 0,25 hundradelar bör denna osäkerhet inte spela någon avgörande roll för det slutliga resultatet. Rörelsemönstret vid stakning är inte konstant utan ändras i relation till förhållanden, exempelvis fart (Lindinger, Stöggl, Müller & Holmberg, 2009). Denna studies resultat rör en given lutning på 2 grader och en hastighet nära forskningspersonernas maxhastighet. Resultatens generaliserbarhet till stakning under andra förhållanden återstår att undersöka. Det kan dock påpekas att samband påvisats mellan Vmax stakning vid 2 graders lutning på rullband och tävlingsprestation i sprint bland damskidåkare (Carlsson et al., 2016), där tävlingsprestation bör kunna anses representera varierande förhållanden. Vidare forskning En bedömning av huruvida den påvisade förskjutningen i riktning framåt av stavspetsens rörelsebana vid stakning med böjd stav är positiv eller negativ ryms inte inom denna studies ansats, utan är en fråga för vidare forskning. Vidare studier skulle även kunna belysa vilka effekter en stavisättning längre framför åkarens bindning får på staktekniken i ett vidare perspektiv. Genom att vidga fokus till att inkludera exempelvis åkarens kroppsposition kan slutsatser dras kring eventuella skillnader i rörelsemönster till följd av en förändrad 13

18 stavdesign. Utvecklad framåtdrivande kraftimpuls och energiåtgång är andra potentiella områden för vidare granskning, liksom påverkan på stakning vid åkning på snö och under varierande fart och terrängförhållanden. Slutsats Studien är den första i sitt slag och påvisar att den aktuella böjda stavdesignen leder till en stavisättning längre framför åkarens bindning vid stakning. Återförandefasen påverkas inte av stavdesignen, och hela stavspetsens rörelsebana flyttas vid nyttjande av en böjd stavdesign i riktning framåt. Detta innebär att stakfasens längd, i absoluta såväl som relativa termer, är densamma vid stakning med rak och böjd stavdesign. 14

19 Referenslista Abrahamsson, J. (2010). Klassisk teknik i längdskidåkning. Stockholm: SISU Idrottsböcker. Bilodeau, B., Roy, B., & Boulay, M. R. (1995). Upper-body testing of cross-country skiers. Medicine & Science in Sports & Exercise, 27(11), Carlsson M., Carlsson T., Wedholm L., Nilsson M., Malm C., & Tonkonogi M. The physiological demands of competitive sprint and distance performance in elite female crosscountry skiing. Journal of Strength and Conditioning Research Jan 19. [Epub ahead of print]. Hoffman, M. D., Clifford, P. S., & Bender, F. (1995). Effect of velocity on cycle rate and length for three roller skiing techniques. Journal of Applied Biomechanics, 11, Hansen, E. A., & Losnegard, T. (2010). Pole length affects cross-country skiers performance in an 80-m double poling trial performed on snow from standing start. Sports Engineering, 12(4), doi: /s Holmberg, H., Lindinger, S., Stöggl, T., Eitzlmair, E. & Müller, E. (2005). Biomechanical analysis of double poling in elite cross-country skiers. Medicine & Science in Sports & Exercise, 37(5), doi: /01.MSS C8 Hölig, W. & Schwirtz, A. (Red.) (2013). Offizieller DSV-Lehrplan Skilanglauf. Stuttgart: Deutscher Skiverband. Lindinger, S. J., & Holmberg, H. C. (2011). How do elite cross-country skiers adapt to different double poling frequencies at low to high speeds? European Journal of Applied Physiology, 111(6), doi: /s Lindinger, S. J., Stöggl, T., Müller, E., & Holmberg, H. C. (2009). Control of speed during the double poling technique performed by elite cross-country skiers. Medicine & Science in Sports & Exercise, 41(1), doi: /MSS.0b013e318184f436 Mahieu, P., De Roo, P. J., Gomes, G. T., Audenaert, E., De Wilde, L. & Verdonk, P. (2007). Motion capturing devises for assessment of upper limb kinematics: a comparative study. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 10(sup1), doi: /

20 Mikkola, J., Laaksonen, M., Holmberg, H. C., Vesterinen, V., & Nummela, A. (2010). Determinants of a simulated cross-country skiing sprint competition using V2 skating technique on roller skis. The Journal of Strength & Conditioning Research, 24(4), Minetti, A. E. (2004). Passive tools for enhancing muscle-driven motion and locomotion. Journal of Experimental Biology, 207(8), doi: /jeb Nilsson, J. E., Holmberg, H. C., Tveit, P., & Hallén, J. (2004). Effects of 20-s and 180-s double poling interval training in cross-country skiers. European journal of applied physiology, 92(1-2), doi: /s Nilsson, J., Jakobsen, V., Tveit, P., & Eikrehagen, O. (2003). Skiing: Pole length and ground reaction forces during maximal double poling in skiing. Sports Biomechanics, 2(2), doi: / Nilsson, J., Tinmark, F., Halvorsen, K., & Arndt, A. (2013). Kinematic, kinetic and electromyographic adaptation to speed and resistance in double poling cross country skiing. European journal of applied physiology, 113(6), doi: /s Saltin, B. (1997). The physiology of competitive cross country skiing across a four decade perspective: with a note on training induced adaptations and role of training at medium altitude. In: E. Müller, E. Kornexl, C. Raschner (Eds.), Science and Skiing, Cambridge: Chapman & Hall. Smith, G. A. (2002). Biomechanics of cross country skiing. In: H. Rusko (Ed.), Handbook of Sports Medicine and Science Cross Country Skiing, Oxford: Blackwell Publishing. Smith, G. A., Fewster, J. B., & Braudt, S. M. (2010). Double poling kinematics and performance in cross-country skiing. Journal of Applied Biomechanics, 12(1), Street, G. M. (1992). Technological advances in cross-country ski equipment. Medicine & Science in Sports & Exercise, 24(9), Stöggl, T. & Holmberg, H.-C. (2011). Force interaction and 3D pole movement in double poling. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 21(6), doi: /j x Stöggl, T. & Karlöf, L. (2013). Mechanical behavior of cross-country ski racing poles during double poling. Sports Biomechanics, 12(4), doi: /

21 Stöggl, T., Müller, E., Ainegren, M. & Holmberg, H.-C. (2011). General strength and kinetics: fundamental to sprinting faster in cross country skiing? Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 21(6), doi: /j x Wirhed R. & Nilsson M. (2015). Biomekanik för längdskidåkning. Stockholm: Svenska skidförbundet. 17